А.И. Сафонов
Техноэкология. Курс лекций
Донецк: ДонНУ, 2014. – 107 с.
6. Инженерные средства и методы защиты окружающей среды
6.2. Очистка промышленных газов
Охрана и
оздоровление воздушного бассейна осуществляются при помощи
конструктивно-технологических, санитарно-технических и планировочных
мероприятий. К основным из них относятся разработка и применение технологий
производства, обеспечивающих по возможности максимальное использование сырья,
внедрение безотходной и малоотходной технологий, предотвращающих или
существенно уменьшающих количество вредных выбросов.
Промышленные
выбросы подразделяют на технологические выбросы с высокой степенью концентрации
вредных веществ и вентиляционные выбросы, характеризующиеся сравнительно более
низким содержанием вредных примесей.
Выбросы, содержащиеся в вентиляционных и
технологических газах промышленных предприятий, представляют собой механическую
пыль или возгоны. Частицы механической пыли имеют размер от нескольких
микрометров до десятков микрометров. Возгоны - это аэрозоли, образовавшиеся в
процессе химических реакций либо в результате конденсации в технологических
процессах, с размером частиц от десятых до сотых долей микрометра.
Для
сокращения вредных выбросов из труб на промышленных предприятиях используются
различные технические средства пылеулавливания, основанные на инерционном и
мокром способах очистки, электростатические уловители, фильтры, аппараты
химической очистки и другие инженерные устройства.
Рассмотрим технические средства
очистки промышленных газов (рис. 6.1).
Рис. 6.1.
Пылеосадительные технические средства инерционного действия: а)простейшая
пылеосадительная камера; б) многополочная камера; в) камера с
перегородками; г) камера с цепными и проволочными завесами; д) пылевой
мешок с центральным подводом газа; е) пылевой мешок с боковым подводом газа; ж)
пылеосадитель с отражательной перегородкой
К простейшим пылеосадителям относятся аппараты с
инерционным пылеулавливанием (рис. 7.1). В пылеосадительных камерах наряду с
действием сил тяжести используются инерционные силы, благодаря которым пылевые
частицы при резком повороте газового потока выпадают в бункер. Инерционный
пылеуловитель нашел применение в черной и цветной металлургии (см. рис. 6.1, д). В пылевых мешках, устанавливаемых непосредственно за доменными печами на
заводах черной металлургии, скорость газов в цилиндре принимают 1,0 м/с, во
входной цилиндрической части - 10 м/с и более, высота приблизительно равна
диаметру; гидравлическое сопротивление мешков составляет 150–390 Па, или 15–40
мм вод. ст.
Наиболее
распространенным техническим средством для очистки воздуха от пыли являются
циклоны. В циклонах используется центробежная сила, развивающаяся при
вращательно-поступательном движении газового потока. При вращении отходящих
газов частицы пыли или золы под действием центробежной сипы вместе с частью
газов попадают в бункер. Отделение частиц от попавших в бункер газов происходит
при перемене направления движения под действием сил инерции (рис. 6.2).
Рис.6.2.
Примеры конструкций циклонных пылеуловителей:
а) и б) – циклоны
Чехословацкой конструкции; в) циклон Мельстроя;
г) циклон улиточного
типа; д) циклон Давидсона; е) циклон с двойной стенкой;
ж) циклон с
перфорированной выхлопной трубой
Для повышения эффективности очистки воздуха при
значительной запыленности газа вместо одного циклона большого размера
устанавливают несколько циклонов либо батарейный циклон (рис. 6.3).
Газы с
высокой запыленностью поступают через патрубок 1 в распределительную камеру 2,
равномерно распределяются по отдельным циклонным элементам 3 и, вращаясь,
опускаются вниз. Дойдя до конца потока, вихрь поворачивается вверх, а частицы
пыли, золы, капли выпадают в общий пылесборник 4. Очищенные газы поступают в
камеру 5, откуда через патрубок 6 выходят из очистного устройства. Направляющие
элементы циклона 3 могут быть винтообразной либо розеточной конструкции.
Рис.6.3. Усиленный циклон
батарейного типа
Чтобы
повысить эффективность аппарата с применением второй ступени очистки,
используют устройства мокрой очистки. Работа аппаратов мокрого пылеулавливания
основана на промывании запыленного газового потока жидкостью, подаваемой в виде
брызг или тумана (рис.6.4).
Рис.6.4. Полый
скруббер мокрого пылеулавливания
Полый аппарат 1 применяют для очистки газа от пыли и
одновременного охлаждения газов. Загрязненный газ входит сверху в вертикальный
полый цилиндр с коническим днищем 2; пройдя через распределительную решетку 3,
состоящую из перфорированных секторов, поворачивающихся для очистки от пыли;
очищенный газ выводится снизу, а жидкость с пылью - через смонтированный в
днище 2 гидрозатвор. Подача воды осуществляется черев сопла форсунки 4.
Для очистки больших объемов газов в химической,
металлургической, газовой и других отраслях промышленности, там, где приходится
очищать от пыли самые разнообразные аэрозоли и туманы, применяется электростатическая очистка. Она основана
на электризации пыли и выделении ее из газа под действием электростатического
поля (рис. 6.5).
Рис. 6.5. Электростатический
аппарат для очистки промышленных гагов
Частицы
пыли заряжаются отрицательно, а затем притягиваются к положительно заряженным
пластинам. Технические средства для электростатической очистки подразделяют на
сухие и мокрые. Сухие служат для очистки газов с температурой до 400-450°С. Они
очищаются встряхивающими приспособлениями. Мокрые электрофильтры применяют для
очистки газа от тумана серной кислоты, мышьяка, селена. Пыль с электродов
очищается промыванием.
Химическая
очистка применяется в тех случаях, когда химические примеси представляют собой
ценное сырье, например, для использования в производстве плавиковой, соляной,
азотной кислот, сероуглерода и других веществ. Основана эта очистка на
способности газа при соприкосновении с жидкостью растворяться в ней.
Для улавливания пыли применяют также ультразвуковую и
звуковую коагуляцию, суть которой заключается в том, что под действием звуковых
или ультразвуковых колебаний происходит коагулирование, т.е. слипание частичек
пыли. Технические средства такого рода включают генератор звука, коагуляционные
камеры и различные осадители типа циклона. Эффективность пылеулавливания
оценивают в заводских лабораториях путем многопоточного отбора проб
загрязненного и очищенного воздуха.
Для
очистки пылегазовых выбросов от радиоактивных аэрозолей применяют пылеуловители
различных видов.
Для
очистки вентиляционных выбросов от радиоактивных инертных газов (РИГ) применяют
адсорбционные колонны или газгольдеры. Очищаемый газ подается к теплообменнику
для охлаждения и далее - к сепаратору и аэрозольному фильтру. Отфильтрованный
газ поступает в цеолитовые колонны для глубокой осушки. При осушке интенсивно
выделяется тепло, поэтому после колонн газ подается к теплообменнику и далее -
к угольному адсорберу. Движение газа обеспечивается воздуходувкой, а
регулирование расхода в цеолитовых колоннах - с помощью вентилей. Цеолитовые
колонны работают периодически: в одной происходит осушка газа, в другой -
регенерация горячим воздухом, который нагревается в электрокалорифере с
предфильтром.
В
учебной и специальной литературе широко и подробно описаны технологические
процессы и существующие конструкции самых разнообразных технических средств для
очистки воздуха.
|